JP2014240711A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の貯湯式給湯機が設置される集合住宅等の施設において、複数の貯湯式給湯機の貯湯運転の終了時刻を大きく異ならせることなく、全体の受電設備あるいは最大需要電力を抑制することができる貯湯式給湯機を提供すること。【解決手段】本発明の貯湯式給湯機は、水を加熱して湯を生成する加熱手段と、湯水を貯留する貯湯タンクと、加熱手段を稼動して湯を貯湯タンクに貯える貯湯運転を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、貯湯運転の終了時における加熱手段の加熱能力または消費電力が、外気温度の変化にかかわらず、貯湯運転の開始時における加熱手段の加熱能力または消費電力に比べて、低くなるように制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

水を加熱する加熱手段（例えば、冷凍サイクルを利用したヒートポンプ装置など）により生成した高温の湯を貯湯タンクに貯え、需要に応じて貯湯タンクから湯を取り出して給湯する貯湯式給湯機が広く用いられている。従来、家庭用の貯湯式給湯機は、加熱手段を稼動することにより湯を生成して貯湯タンクに貯える貯湯運転を行う場合、昼間時間帯に比べて電気料金単価の安い深夜時間帯に貯湯運転を行うことが一般的である。この深夜時間帯は、通常、８時間程度（例えば２３時から翌朝７時）になっている。このため、朝７時の直前に貯湯運転が終了するように、貯湯運転が制御される。

このような家庭用の貯湯式給湯機が、集合住宅などで複数台使用される場合、深夜時間帯が終了する７時前の時間帯には、その複数台の貯湯式給湯機のほとんどすべてが貯湯運転を行っている状態になる。そのため、集合住宅全体の受電設備を大容量化する必要に迫られる場合がある。受電設備の大容量化に伴い、受電設備が高額となるとの課題がある。

また、電力供給事業者との契約形態は多岐にわたるが、大容量の電気容量（例えば５０ｋＷ以上）を要する施設においては、高圧受電が必要になる場合がある。この高圧受電における契約電力は、当月を含む過去１年間の各月の最大需要電力のうちで最も大きい値として算出される。ここで、最大需要電力とは、デマンド時限（例えば３０分間）毎に計量される、施設での全使用電力のうち、月間で最も大きい値となる。このため、デマンド時限毎の使用電力が契約電力を一度でも超えてしまうと、最大需要電力の最大値が更新されるため、契約電力が大きくなり、基本料金が高くなる。それ以降、最低１年間はその基本料金が継続されるので、電気料金が高くなってしまう。このようなことから、上記のような施設における電気料金を抑制するためには、契約電力が大きくなる方向に更新されないよう、最大需要電力をなるべく抑制することが重要になる。

特許文献１には、複数の貯湯式給湯機の需用電力を平準化するため、同一時間帯に運転される貯湯式給湯機の台数が全台数未満となるように制御したり、あるいは、複数の貯湯式給湯機の貯湯運転の終了時刻がそれぞれ異なる時刻になるように制御する発明が開示されている。

特開２０１２−９７９４９号公報 特開２００８−８５４８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明では、貯湯運転の終了時刻から、湯を大量に使用する時刻（例えば、浴槽の湯張りや入浴のシャワーに湯が大量に使用される夕刻）までの保温時間が、集合住宅内の各戸で、大きく異なる。このため、保温時間が短い貯湯式給湯機では、貯湯タンクからの放熱ロスが少ないためエネルギー効率が高くなる一方、保温時間が長い貯湯式給湯機では、貯湯タンクからの放熱ロスが多くエネルギー効率が低くなる。その結果、集合住宅内の各戸で不公平が生ずる。

また、従来、集合住宅全体の需要電力を抑えるためには、ＭＥＭＳ（Ｍａｎｓｉｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）等の集合住宅全体の管理システムが必要になり、システムが煩雑でコストも高く、機器同士の通信設定等も面倒になる、という問題点がある。また、特許文献１に開示された発明においても、複数の貯湯式給湯機と相互に通信可能に接続される給湯機制御装置が必要になるので、システムが複雑になる。

ところで、特許文献２には、過去数日分の深夜時間帯の外気温度と給水温度の変化状況を検出し、その検出結果に基づいて、貯湯運転の開始時点以降の外気温度と給水温度の変化状況を予測し、外気温度が高い時は加熱出力を引き上げて貯湯運転を行い、外気温度が低い時は加熱出力を引き下げて貯湯運転を行う貯湯式給湯機が開示されている。特許文献２の貯湯式給湯機では、深夜時間帯において外気温度が比較的高いときに加熱出力を引き上げて沸き上げ、外気温度が低い朝方には加熱出力を引き下げて運転した方がＣＯＰの向上に有利である、との理由でこのような制御を行っている。

特許文献２の貯湯式給湯機では、深夜時間帯が終了する朝方の外気温度が、深夜時間帯が開始する夜の外気温度に比べて低い場合には、貯湯運転の終了時の加熱出力が貯湯運転の開始時の加熱出力に比べて低くなる。このため、特許文献２の貯湯式給湯機を集合住宅の各戸に備えた場合、上記の気象条件においては、深夜時間帯の終了直前における集合住宅全体での貯湯式給湯機の需要電力を抑制できる場合もある。しかしながら、朝方の外気温度が夜の外気温度に比べて必ず低くなるとは限らず、気象条件によっては、逆に、朝方の外気温度が夜の外気温度に比べて高くなることも珍しくない。朝方の外気温度が夜の外気温度に比べて高くなった場合、特許文献２の貯湯式給湯機では、上記と逆に、貯湯運転の終了時の加熱出力および消費電力が、貯湯運転の開始時の加熱出力および消費電力に比べて高くなる。その結果、需要電力が集中する深夜時間帯の終了直前に、集合住宅全体の貯湯式給湯機が何れも高い加熱出力で運転することとなる。このため、需用電力を平準化する目的に反して、集合住宅全体の最大需要電力を高騰させる結果となる。前述したように、最大需要電力が契約電力を一度でも超えてしまうと、契約電力がその最大値に更新され、基本料金が高くなり、最低１年間はその基本料金が継続される。このように、特許文献２の貯湯式給湯機では、最大需要電力を抑制するという目的を果たすことはできない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、複数の貯湯式給湯機が設置される集合住宅等の施設において、複数の貯湯式給湯機の貯湯運転の終了時刻を大きく異ならせることなく、全体の受電設備あるいは最大需要電力を抑制することができる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。特に、本発明は、複数の貯湯式給湯機の各々の独自の制御によって全体の負荷平準化が可能であり、全体の管理システム等が不要で、単純かつ低コストで、貯湯式給湯機同士の通信設定等も不要な構成で、上記課題を解決可能な貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯機は、水を加熱して湯を生成する加熱手段と、湯水を貯留する貯湯タンクと、加熱手段を稼動して湯を貯湯タンクに貯える貯湯運転を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、貯湯運転の終了時における加熱手段の加熱能力または消費電力が、外気温度の変化にかかわらず、貯湯運転の開始時における加熱手段の加熱能力または消費電力に比べて、低くなるように制御するものである。

本発明によれば、複数の貯湯式給湯機が設置される集合住宅等の施設において、複数の貯湯式給湯機の貯湯運転の終了時刻を大きく異ならせることなく、全体の受電設備あるいは最大需要電力を抑制することが可能となる。特に、本発明によれば、複数の貯湯式給湯機の各々の独自の制御によって全体の負荷平準化が可能であり、全体の管理システム等が不要で、単純かつ低コストで、貯湯式給湯機同士の通信設定等も不要な構成で、上記効果を奏する。

本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を示す構成図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機の制御動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機の制御動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の制御機器の実施の形態１としての貯湯式給湯機を示す構成図である。図１に示す貯湯式給湯機１００は、加熱手段としてのヒートポンプユニット２と、貯湯タンク１を有する貯湯タンクユニット２６とを備えている。ヒートポンプユニット２内には、圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁、空気熱交換器を冷媒配管で順次接続した冷凍サイクルシステムが備えられている。加熱循環回路３は、貯湯タンク１の下部とヒートポンプユニット２の水冷媒熱交換器の入水口とを接続するとともに、水冷媒熱交換器の出湯口と貯湯タンク１の上部とを接続している。加熱循環回路３の途中にはＨＰ循環ポンプ４が設けられている。

貯湯運転時には、ＨＰ循環ポンプ４およびヒートポンプユニット２が稼動され、貯湯タンク１の下部から取り出した水をヒートポンプユニット２内の水冷媒熱交換器に導き、水冷媒熱交換器内で加熱して高温の湯に沸き上げて、貯湯タンク１の上部に戻す。貯湯運転は、主として、深夜電力時間帯に、翌日に使用する分の湯を貯湯タンク１に貯えるように実施する。

貯湯タンク１の外周には、貯湯タンク１の上部から、貯湯タンク１の所定の容積の位置、例えば０Ｌ、５０Ｌ、１００Ｌ、１５０Ｌの位置に、それぞれ、第１〜第４の温度センサ５ａ〜５ｄが設けられている。また、加熱循環回路３の、貯湯タンク１の下部と接続する側に、第５の温度センサ５ｅが設けられている。これら第１〜第５の温度センサ５ａ〜５ｅは、貯湯タンク１内の残湯熱量を検出する残湯熱量検出手段として機能する。貯湯タンク温度センサ６は、貯湯タンク１の上部に設けられ、ヒートポンプユニット２によって加熱されて貯湯タンク１の上部に戻される湯の温度を検出する。

一般給湯側電動混合弁７は、貯湯タンク１の上部に接続された給湯管８からの高温湯と、水道管等の水源に接続された給水管９からの水とを混合することにより、設定温度の湯を生成する。その湯は、混合給湯管１０を経由して蛇口等の給湯先（図示省略）に供給される。

給水管９には、給水温度センサ２３が設けられ、給水管９を流れる水の温度を検出する。混合給湯管１０には、給湯用流量センサ１９および給湯用温度センサ２０が設けられ、混合給湯管１０を流れる湯の流量および温度を検出する。

風呂給湯側電動混合弁１１は、給湯管８からの高温湯と、給水管９からの水とを混合することにより、設定温度の湯を生成する。その湯は、混合風呂管１８、風呂側循環回路１２を経由して、浴槽（図示省略）に供給される。浴槽湯張り時の給湯の開始および停止は、混合風呂管１８に設けられた電磁弁１３により制御される。

混合風呂管１８には、風呂用流量センサ２１および風呂用温度センサ２２が設けられ、混合風呂管１８を流れる湯の流量および温度を検出する。

風呂側循環回路１２は、風呂循環ポンプ１４により浴槽から浴水を引き込み、熱交換器１５を経由して浴槽に戻る経路である。また、タンク側循環回路１６は、貯湯タンク１の上部から貯湯タンク１内の湯をタンク循環ポンプ１７で引き込み、熱交換器１５を経由して貯湯タンク１の下部に繋がる経路である。追い焚き時には、風呂循環ポンプ１４およびタンク循環ポンプ１７が駆動され、風呂循環ポンプ１４により浴槽から風呂側循環回路１２に引き込まれた浴水は、タンク循環ポンプ１７により貯湯タンク１の上部からタンク側循環回路１６に引き込まれた高温湯と、熱交換器１５を介して熱交換されて浴槽に戻る。浴水が設定温度となったところで風呂循環ポンプ１４およびタンク循環ポンプ１７の動作を停止し、追い焚きを終了する。

貯湯タンクユニット２６には、制御手段としての制御部２４が更に設けられている。また、浴室や台所等には、ユーザーインターフェース装置としてのリモコン２５が設置されている。制御部２４は、ヒートポンプユニット２、ＨＰ循環ポンプ４、第１〜第５の温度センサ５ａ〜５ｅ、貯湯タンク温度センサ６、一般給湯側電動混合弁７、風呂給湯側電動混合弁１１、電磁弁１３、風呂循環ポンプ１４、タンク循環ポンプ１７、給湯用流量センサ１９、給湯用温度センサ２０、風呂用流量センサ２１、風呂用温度センサ２２、給水温度センサ２３、およびリモコン２５とそれぞれ電気的に接続されており、貯湯式給湯機１００全体の動作を制御する。

リモコン２５には、操作部および表示部が設けられている。使用者は、リモコン２５の操作部を操作することにより、給湯温度の設定、貯湯運転、浴槽湯張り、浴槽追い焚き等の動作指示や予約などを行うことができる。リモコン２５の表示部には、給湯設定温度などの情報を表示可能である。

制御部２４は、使用熱量算出手段２４ａと、目標熱量算出手段２４ｂとを有している。使用熱量算出手段２４ａは、所定期間内に貯湯タンク１から給湯した給湯量に基づいて、所定期間内に使用された熱量を算出する。目標熱量算出手段２４ｂは、使用熱量算出手段２４ａによって算出された所定期間内に使用された熱量に基づいて、目標熱量を算出する。

次に、実施の形態１の貯湯式給湯機１００の動作を図２に基づいて説明する。図２は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００の制御動作を示すタイムチャートである。図２に示すように、制御部２４は、予め設定された深夜時間帯の終了時刻（例えば７時）に、目標熱量算出手段２４ｂによって算出される目標熱量を貯湯タンク１内に確保できるように、ヒートポンプユニット２による貯湯運転を行う。その際、深夜時間帯終了時刻を貯湯運転の終了予定時刻とし、その時刻から、貯湯運転に要する時間を遡ることにより、貯湯運転の開始時刻を決定する。ここで、深夜時間帯開始時から、貯湯運転の開始時刻までをピークシフトと呼ぶ。ピークシフトを設けることにより、貯湯式給湯機１００が各戸に設置される集合住宅等の施設において、深夜時間帯開始時の需要電力の集中を抑制することができる。

なお、ヒートポンプユニット２のような冷凍サイクルシステムでは、加熱能力と消費電力とは比例関係にあり、加熱能力が低下すると消費電力も低下する性質を有している。

本明細書における貯湯運転とは、予め設定された時間帯（本実施の形態１では深夜時間帯）内に行われる貯湯運転を意味する。本発明では、このような貯湯運転以外に、貯湯タンク１内の湯が枯渇することを防止するための湯切れ防止用貯湯運転などの貯湯運転を臨時に行うようにしても良い。

図２に示すように、本実施の形態１では、貯湯運転実行中の予め設定された時刻（例えば３時）までは、ヒートポンプユニット２を、通常の加熱能力または通常以上の加熱能力（例えば４．５ｋＷ）で動作させる。そして、その時刻以降は、通常の加熱能力よりも低い加熱能力（例えば、３．０ｋＷ）でヒートポンプユニット２を動作させる。本実施の形態１によれば、貯湯式給湯機１００が各戸に設置される集合住宅等の施設において、需要電力の集中する深夜時間帯の終了時においても、通常よりも低い加熱能力でヒートポンプユニット２を動作させることによって、最大需要電力を確実に抑制することが可能となる。

次に、本実施の形態１の貯湯式給湯機１００の制御動作を図３に基づいて説明する。図３は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機１００の制御動作を示すフローチャートである。

制御部２４の使用熱量算出手段２４ａは、給湯用流量センサ１９、給湯用温度センサ２０および給水温度センサ２３によって検出される流量および温度に基づいて、給湯に使用するために貯湯タンク１から出湯された熱量を算出している。また、使用熱量算出手段２４ａは、風呂用流量センサ２１、風呂用温度センサ２２および給水温度センサ２３によって検出される流量および温度に基づいて、風呂湯張りに使用するために貯湯タンク１から出湯された熱量を算出している。更に、使用熱量算出手段２４ａは、これらの算出した使用熱量の１日間の積算値をＱ＿ｄａｙ１（１日前の使用熱量の積算値），Ｑ＿ｄａｙ２（２日前の使用熱量の積算値），・・・，Ｑ＿ｄａｙｎ（ｎ日前の使用熱量の積算値）として、所定期間分（例えば過去２週間分）算出する（ステップＳ３０）。

なお、使用熱量算出手段２４ａは、浴槽水の追い焚きが行われた場合に、浴槽水の湯量と、浴槽水の温度上昇値とに基づいて、追い焚きに使用した貯湯タンク１内の熱量を算出し、この算出した熱量の１日間の積算値をＱ＿ｄａｙｎ（ｎ日前の使用熱量の積算値）に加算してもよい。追い焚きに使用した使用した貯湯タンク１内の熱量は、例えば、（浴槽水の湯量）×（浴槽水の温度上昇値）／（換算係数）なる演算により算出することができる。

制御部２４は、深夜時間帯の開始時刻（例えば２３時）が到来したかどうかを判断し（ステップＳ３１）、深夜時間帯の開始時刻が到来するまで、上記ステップＳ３０の処理を行う。深夜時間帯の開始時刻が到来した場合には、制御部２４の目標熱量算出手段２４ｂは、使用熱量算出手段２４ａによって算出された所定期間分（例えば過去２週間分）の１日毎の使用熱量の積算値Ｑ＿ｄａｙ１〜Ｑ＿ｄａｙｎに基づいて、所定期間内（例えば過去２週間内）の１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出するとともに、この算出したＱ＿ａｖｅに基づいて、下記式１により、当日に貯湯タンク１に貯める熱量の目標値であるわき上げ目標熱量Ｑｏを算出する（ステップＳ３２）。

Ｑｏ＝（Ｑ＿ａｖｅ×放熱係数＋起動熱量）×夜間率・・・（式１）

ここで、放熱係数とは、ヒートポンプユニット２で加熱した熱量に対して、使用者が湯を使用するまでの間に貯湯タンク１から放熱することを考慮した値（例えば１．１）である。起動熱量とは、昼間時間帯の貯湯運転を開始する場合の貯湯タンク１内の残湯量から演算されるタンク熱量条件（例えば３５００ｋｃａｌ）である。夜間率とは、２４時間での使用電力量に対する深夜時間帯での使用電力量の割合（例えば８０％）である。これらの値は、制御部２４に予め記憶している。

なお、目標熱量算出手段２４ｂは、使用熱量算出手段２４ａによって算出された所定期間分（例えば過去２週間分）の１日毎の使用熱量の積算値Ｑ＿ｄａｙ１〜Ｑ＿ｄａｙｎから、所定期間内（例えば過去２週間内）の１日間の使用熱量の最大値Ｑ＿ｍａｘを算出し、この算出したＱ＿ｍａｘに基づいて、当日に貯湯タンク１に貯める熱量の目標値であるわき上げ目標熱量Ｑｏを算出してもよい。

次に、制御部２４は、目標熱量算出手段２４ｂによって算出されたわき上げ目標熱量Ｑｏに基づいて、下記式２により、わき上げ目標温度Ｔｐを算出する（ステップＳ３３）。

Ｔｐ＝Ｑｏ／（タンク容量−マージン）＋給水温度・・・（式２）

ここで、タンク容量とは、貯湯タンク１の容量（例えば３７０Ｌ）である。マージンとは、貯湯タンク１内の一定量は放熱して給湯に使用できないことを考慮した値（例えば６０Ｌ）である。給水温度とは、給水温度センサ２３によって検出される給水温度（例えば１０℃）である。

制御部２４は、貯湯タンク１の上部から５０Ｌ、１００Ｌ、１５０Ｌの位置に取り付けられた第２〜第４の温度センサ５ｂ〜５ｄ、および加熱循環回路３の貯湯タンク１下部側に取り付けられた第５の温度センサ５ｅの検出値に基づき、貯湯タンク１内の残湯熱量Ｑｔを随時算出している（ステップＳ３４）。そして、制御部２４は、目標熱量算出手段２４ｂによって算出されたわき上げ目標熱量Ｑｏと、貯湯タンク１内の残湯熱量Ｑｔとに基づいて、下記式３により、深夜時間帯のわき上げ熱量Ｑｎを算出する（ステップＳ３５）。

Ｑｎ＝Ｑｏ−Ｑｔ・・・（式３）

次に、制御部２４は、深夜時間帯のわき上げ熱量Ｑｎに基づいて、深夜時間帯の貯湯運転に要する時間である貯湯運転時間Ｔｗを算出する（ステップＳ３６）。ここでは、３時以降は、ヒートポンプユニット２の加熱能力を３．０ｋＷまで下げるものとする。この場合、３時から７時までの４時間で加熱することのできる熱量は、１０３２０ｋｃａｌ（８６０［ｃａｌ／Ｗｈ］×３．０［ｋＷ］×４［ｈ］）となる。この値（１０３２０ｋｃａｌ）に比べて、深夜時間帯のわき上げ熱量Ｑｎが大きい場合には、下記式４により、貯湯運転時間Ｔｗを算出する。一方、深夜時間帯のわき上げ熱量Ｑｎが１０３２０ｋｃａｌ以下である場合には、下記式５により、貯湯運転時間Ｔｗを算出する。続いて、制御部２４は、算出した貯湯運転時間Ｔｗに基づき、下記式６により、深夜時間帯の貯湯運転の開始時刻ｔ−ｓｔａｒｔを算出する（ステップＳ３７）。そして、深夜時間帯の貯湯運転の開始時刻ｔ−ｓｔａｒｔを経過するまでは、ステップＳ３４〜ステップＳ３７の処理を繰り返し実行する（ステップＳ３８）。

Ｔｗ＝（Ｑｎ−１０３２０［ｋｃａｌ］）／８６０［ｃａｌ／Ｗｈ］／Ｈａｃ［ｋＷ］×６０［分］＋２４０［分］・・・（式４）
Ｔｗ＝Ｑｎ／８６０［ｃａｌ／Ｗｈ］／３．０［ｋＷ］×６０［分］・・・（式５）
ｔ−ｓｔａｒｔ＝深夜時間帯終了時刻−Ｔｗ・・・（式６）
ここで、Ｈａｃは、貯湯運転の開始時から、予め設定された時刻（ここでは３時）までの、ヒートポンプユニット２の加熱能力（例えば４．５ｋＷ）である。

次に、制御部２４は、深夜時間帯の貯湯運転の開始時刻ｔ−ｓｔａｒｔを経過すると、ヒートポンプユニット２を起動して貯湯運転を開始する（ステップＳ３９）。制御部２４は、予め設定された時刻（ここでは３時）までは、通常の加熱能力または通常以上の加熱能力（例えば４．５ｋＷ）でヒートポンプユニット２を動作させる（ステップＳ４０）。そして、制御部２４は、この予め設定された時刻が経過したかどうかを判断し（ステップＳ４１）、予め設定された時刻の経過後は、通常の加熱能力よりも低い加熱能力（ここでは３．０ｋＷ）でヒートポンプユニット２を動作させる（ステップＳ４２）。その後、制御部２４は、貯湯タンク１内の残湯熱量Ｑｔが、わき上げ目標熱量Ｑｏ以上になったかどうかを判断し（ステップＳ４３）、Ｑｔ≧Ｑｏとなった場合には貯湯運転を停止（終了）する（ステップＳ４４）。

以上説明したように、本実施の形態１の貯湯式給湯機１００によれば、貯湯運転の開始時におけるヒートポンプユニット２の加熱能力に比べて、貯湯運転の終了時におけるヒートポンプユニット２の加熱能力が低くなるように制御する。このため、貯湯運転の開始時におけるヒートポンプユニット２の消費電力に比べて、貯湯運転の終了時におけるヒートポンプユニット２の消費電力を低くすることができる。貯湯式給湯機１００が各戸に１台ずつ設置される集合住宅等の施設においては、深夜時間帯の終了直前の時間帯に、全戸の貯湯式給湯機１００のほとんどすべてが貯湯運転を行っている状態になるため、需要電力が集中し易い。これに対し、本実施の形態１によれば、貯湯運転の終了時におけるヒートポンプユニット２の消費電力を、貯湯運転開始時に比べて、低くすることができる。このため、深夜時間帯の終了直前の時間帯に、集合住宅の全戸の貯湯式給湯機１００のほとんどすべてが貯湯運転を行っている状態になっても、集合住宅全体の最大需要電力を確実に抑制することができる。その結果、電力供給事業者との契約電力および基本料金が低減され、電気料金を安くすることができる。また、集合住宅の受電設備の容量を抑制することができるので、受電設備に要するコストを抑制することができる。

なお、本実施の形態１の貯湯式給湯機１００では、深夜時間帯の外気温度および給水温度の変化にかかわらず、貯湯運転の開始時におけるヒートポンプユニット２の加熱能力および消費電力に比べて、貯湯運転の終了時におけるヒートポンプユニット２の加熱能力および消費電力が低くなるように制御する。例えば、深夜時間帯が開始する夜の外気温度あるいは給水温度に比べて、深夜時間帯が終了する朝方の外気温度あるいは給水温度が高くなる気象条件の場合においても、貯湯運転の開始時におけるヒートポンプユニット２の加熱能力および消費電力に比べて、貯湯運転の終了時におけるヒートポンプユニット２の加熱能力および消費電力が低くなるように制御する。このため、深夜時間帯の外気温度あるいは給水温度の変化にかかわらず、深夜時間帯の終了直前の集合住宅全体の最大需要電力を確実に抑制することができる。

また、本実施の形態１によれば、集合住宅等の施設の各戸で貯湯式給湯機１００を使用する場合に、各戸の貯湯式給湯機１００の貯湯運転の終了時刻を大幅に異ならせることなく、上記の効果を奏する。このため、貯湯運転の終了時刻から、湯を大量に使用する時刻（例えば、浴槽の湯張りや入浴のシャワーに湯が大量に使用される夕刻）までの保温時間が、集合住宅内の各戸で、ほぼ同じになる。すなわち、保温時間が集合住宅内の各戸で大幅に異なることがないので、保温時間の長短に起因する放熱ロスの影響が、集合住宅内の各戸で不公平になることがない。

また、本実施の形態１によれば、集合住宅等の施設に設置された複数の貯湯式給湯機１００の各々が独自の制御を行うことによって、集合住宅全体の電力負荷の平準化が可能であり、集合住宅全体の管理システム等が不要である。このため、単純かつ低コストであり、貯湯式給湯機１００同士の通信設定等も不要である。

また、本実施の形態１では、貯湯運転の終了時のヒートポンプユニット２の加熱能力が、予め設定された値（例えば、３．０ｋＷ）になるように、貯湯運転を行っている間に、ヒートポンプユニット２の加熱能力を低下させる。このため、貯湯運転の終了時のヒートポンプユニット２の消費電力を、予め想定した値に低下させることができる。よって、貯湯運転の終了時のヒートポンプユニット２の消費電力を、より確実に、低い値に制御することができる。その結果、深夜時間帯の終了直前の集合住宅全体の最大需要電力をより確実に抑制することができる。

また、本実施の形態１では、貯湯運転を行っている間に、予め設定された時刻（例えば３時）にて、ヒートポンプユニット２の加熱能力および消費電力を低下させる。このため、深夜時間帯の終了直前の、需要電力が集中する時間帯が始まる前に、ヒートポンプユニット２の消費電力を確実に低下させることができる。よって、深夜時間帯の終了直前の集合住宅全体の最大需要電力をより確実に抑制することができる。

なお、本発明では、貯湯運転を行っている間に予め設定された時刻にて加熱手段の加熱能力または消費電力を低下させることに代えて、貯湯運転の開始時刻から、予め設定された時間が経過した後（例えば２時間後）に、加熱手段の加熱能力または消費電力を低下させるように制御しても良い。この場合には、集合住宅等の施設に設置された複数の貯湯式給湯機１００の各々で、貯湯運転開始時刻が異なり、加熱手段の消費電力が低下する時刻も異なることから、全体の電力負荷を更に確実に平準化することができる。

また、本実施の形態１では、貯湯運転を開始する前に、貯湯タンク１に貯えることが必要な目標熱量（わき上げ目標熱量Ｑｏ）に基づいて貯湯運転に要する時間（貯湯運転時間Ｔｗ）を演算し、予め設定された貯湯運転終了時刻（例えば７時）から、上記演算された貯湯運転時間Ｔｗを遡ることにより、貯湯運転を開始する時刻ｔ−ｓｔａｒｔを決定する。わき上げ目標熱量Ｑｏは、所定期間の使用湯量に応じて定められる。言うまでもなく、集合住宅の各戸で、使用湯量は異なる。このため、集合住宅の各戸の貯湯式給湯機１００が貯湯運転を開始する時刻は、それぞれ異なった時刻になる。これにより、本実施の形態１では、貯湯式給湯機１００が各戸に設置される集合住宅等の施設において、複数の貯湯式給湯機１００が貯湯運転を同時に開始することを確実に抑制することができるので、深夜時間帯の開始時の需要電力の集中をより確実に抑制することができる。なお、貯湯運転を開始する時刻を決定する手順は、上述した手順に限定されるものではなく、貯湯タンク１に貯えることが必要な熱量に応じて、貯湯運転を開始する時刻が変化するような手順であれば、どのような制御方法であっても、上記と同様の効果が得られる。

また、本実施の形態１では、ヒートポンプユニット２の加熱能力および消費電力の値が、貯湯運転開始時の加熱能力および消費電力と、貯湯運転終了時の加熱能力および消費電力との２段階に変化するものとしたが、本発明では、加熱手段の加熱能力または消費電力の値が、貯湯運転開始時の加熱能力または消費電力の値から、貯湯運転終了時の加熱能力または消費電力の値まで、３段階以上の多段階に段階的に低下するように制御したり、あるいは連続的に（リニアに）低下するように制御したりしてもよい。これにより、集合住宅等の施設において、複数の貯湯式給湯機１００の合計の消費電力が一気に大幅に低下することを防ぐことができるので、電力負荷を平準化する上で、時刻の影響をより少なくすることができる。

なお、上述した実施の形態１では、深夜時間帯における貯湯運転について述べているが、深夜時間帯以外の時間帯に行う貯湯運転に対しても、本発明を同様に適用可能である。

１ 貯湯タンク、２ ヒートポンプユニット、３ 加熱循環回路、４ ＨＰ循環ポンプ、５ａ 第１の温度センサ、５ｂ 第２の温度センサ、５ｃ 第３の温度センサ、５ｄ 第４の温度センサ、５ｅ 第５の温度センサ、６ 貯湯タンク温度センサ、７ 一般給湯側電動混合弁、８ 給湯管、９ 給水管、１０ 混合給湯管、１１ 風呂給湯側電動混合弁、１２ 風呂側循環回路、１３ 電磁弁、１４ 風呂循環ポンプ、１５ 熱交換器、１６ タンク側循環回路、１７ タンク循環ポンプ、１８ 混合風呂管、１９ 給湯用流量センサ、２０ 給湯用温度センサ、２１ 風呂用流量センサ、２２ 風呂用温度センサ、２３ 給水温度センサ、２４ 制御部、２４ａ 使用熱量算出手段、２４ｂ 目標熱量算出手段、２５ リモコン、２６ 貯湯タンクユニット、１００ 貯湯式給湯機

Claims (7)

1. 水を加熱して湯を生成する加熱手段と、
   湯水を貯留する貯湯タンクと、
   前記加熱手段を稼動して湯を前記貯湯タンクに貯える貯湯運転を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記貯湯運転の終了時における前記加熱手段の加熱能力または消費電力が、外気温度の変化にかかわらず、前記貯湯運転の開始時における前記加熱手段の加熱能力または消費電力に比べて、低くなるように制御する貯湯式給湯機。
2. 前記制御手段は、前記貯湯運転の開始時における前記加熱手段の加熱能力または消費電力の値から、前記貯湯運転の終了時における前記加熱手段の加熱能力または消費電力の値まで、段階的あるいは連続的に低下するように制御する請求項１記載の貯湯式給湯機。
3. 前記制御手段は、前記貯湯運転の終了時の前記加熱手段の加熱能力または消費電力が、予め設定された値になるように、前記貯湯運転を行っている間に、前記加熱手段の加熱能力または消費電力を低下させる請求項１または２記載の貯湯式給湯機。
4. 前記制御手段は、前記貯湯運転の開始時刻から、予め設定された時間が経過した後、前記加熱手段の加熱能力または消費電力を低下させる請求項１乃至３の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
5. 前記制御手段は、前記貯湯運転を行っている間に、予め設定された時刻にて、前記加熱手段の加熱能力または消費電力を低下させる請求項１乃至３の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
6. 前記制御手段は、前記貯湯運転を開始する前に、前記貯湯タンクに貯えることが必要な目標熱量に基づいて前記貯湯運転に要する時間を演算し、予め設定された貯湯運転終了時刻から前記演算された時間を遡ることにより、前記貯湯運転を開始する時刻を決定する請求項１乃至５の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
7. 前記制御手段は、前記貯湯タンクに貯えることが必要な熱量に応じて、前記貯湯運転を開始する時刻を変化させる請求項１乃至６の何れか１項記載の貯湯式給湯機。

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